DE102020110752A1 - Method and device for adjusting the pitch angle of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Vorrichtung (130) zur Einstellung des Nickwinkels eines Fahrzeugs (100) beschrieben. Die Vorrichtung (130) ist eingerichtet, Nickrateninformation in Bezug auf einen Istwert (316) einer Nickrate des Fahrzeugs zu ermitteln, sowie Winkelinformation in Bezug auf einen Istwert (306) des Nickwinkels des Fahrzeugs (100) zu ermitteln. Des Weiteren ist die Vorrichtung (130) eingerichtet, ein Antriebs-, Verzögerungs- und/oder Bremsmoment des Fahrzeugs (100) in Abhängigkeit von der Nickrateninformation und in Abhängigkeit von der Winkelinformation zu bewirken, um den Nickwinkel des Fahrzeugs (100) einzustellen.A device (130) for adjusting the pitch angle of a vehicle (100) is described. The device (130) is set up to determine pitch rate information in relation to an actual value (316) of a pitch rate of the vehicle and to determine angle information in relation to an actual value (306) of the pitch angle of the vehicle (100). Furthermore, the device (130) is set up to bring about a drive, deceleration and / or braking torque of the vehicle (100) as a function of the pitch rate information and as a function of the angle information in order to set the pitch angle of the vehicle (100).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Einstellung des Nickwinkels eines Fahrzeugs, insbesondere eines einspurigen Fahrzeugs.The invention relates to a method and a corresponding device for setting the pitch angle of a vehicle, in particular a single-track vehicle.
Ein leistungsstarkes Motorrad kann beim Beschleunigen ggf. dazu neigen, dass das Vorderrad des Motorrads abhebt. Durch eine Regelung des Nick- bzw. Pitchwinkels kann der Fahrzustand des Motorrads dahingehend stabilisiert werden, dass ein Überschlag nach hinten unterbunden wird. Für die Regelung kann ein Soll-Nickwinkel vorgegeben und es kann durch eine Regelvorrichtung der Ist-Nickwinkel des Motorrads auf den Soll-Nickwinkel eingeregelt werden.A powerful motorcycle may have a tendency to lift the front wheel of the motorcycle when it accelerates. By regulating the pitch angle or pitch angle, the driving condition of the motorcycle can be stabilized in such a way that a rearward rollover is prevented. A target pitch angle can be specified for the regulation and the actual pitch angle of the motorcycle can be regulated to the target pitch angle by a control device.
Im Rahmen der Regelung des Nickwinkels des Motorrads kann es ggf. zu instabilen Fahrzuständen kommen. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine möglichst stabile, robuste und präzise Einstellung, insbesondere Regelung, des Nickwinkels eines Fahrzeugs zu ermöglichen.As part of the regulation of the motorcycle's pitch angle, unstable driving conditions may arise. The present document deals with the technical task of enabling the most stable, robust and precise setting, in particular regulation, of the pitch angle of a vehicle to be possible.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.The object is achieved by the independent claims. Advantageous embodiments are described, inter alia, in the dependent claims. It is pointed out that additional features of a patent claim dependent on an independent patent claim without the features of the independent patent claim or only in combination with a subset of the features of the independent patent claim can form a separate invention independent of the combination of all features of the independent patent claim, which can be made the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application. This applies equally to technical teachings described in the description, which can form an invention that is independent of the features of the independent patent claims.
Gemäß einem Aspekt wird eine Vorrichtung zur Einstellung des Nickwinkels eines (Kraft-) Fahrzeugs, insbesondere eines Motorrads, beschrieben. Der Nickwinkel entspricht dabei typischerweise einer Drehung des Fahrzeugs um die Querachse des Fahrzeugs. Ein Nickwinkel von 0° kann vorliegen, wenn die Längsachse des Fahrzeugs parallel zu der von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn ausgerichtet ist. Ein positiver Nickwinkel von mehr als 0° kann vorliegen, wenn die Front des Fahrzeugs, insbesondere ein Vorderrad des Fahrzeugs, von der Fahrbahn abgehoben ist. Ein negativer Nickwinkel von weniger als 0° kann vorliegen, wenn die Front des Fahrzeugs zu der Fahrbahn hin ausgerichtet ist. Der Nickwinkel wird in diesem Dokument auch als Pitchwinkel bezeichnet.According to one aspect, a device for adjusting the pitch angle of a (motor) vehicle, in particular a motorcycle, is described. The pitch angle typically corresponds to a rotation of the vehicle about the transverse axis of the vehicle. A pitch angle of 0 ° can exist when the longitudinal axis of the vehicle is aligned parallel to the roadway on which the vehicle is traveling. A positive pitch angle of more than 0 ° can exist when the front of the vehicle, in particular a front wheel of the vehicle, is raised from the roadway. A negative pitch angle of less than 0 ° can exist when the front of the vehicle is oriented towards the roadway. The pitch angle is also referred to as the pitch angle in this document.
Die Vorrichtung ist eingerichtet, Nickrateninformation in Bezug auf den Istwert der Nickrate des Fahrzeugs zu ermitteln. Die Nickrate kann auch als Nickwinkelgeschwindigkeit bezeichnet werden. Die Nickrate kann anzeigen, mit welcher Winkelgeschwindigkeit sich der Nickwinkel verändert. Wenn der Betrag des Istwertes der Nickrate größer als ein bestimmter zulässiger Maximalwert ist, so kann dies zu einem instabilen Fahrverhalten des Fahrzeugs führen.The device is set up to determine pitch rate information in relation to the actual value of the pitch rate of the vehicle. The pitch rate can also be referred to as the pitch angular velocity. The pitch rate can indicate the angular speed with which the pitch angle changes. If the amount of the actual value of the pitch rate is greater than a certain permissible maximum value, this can lead to unstable driving behavior of the vehicle.
Das Fahrzeug kann zumindest einen Inertialsensor (insbesondere eine Inertial Measurement Unit, IMU) umfassen. Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die Nickrateninformation, insbesondere den Istwert der Nickrate, in präziser Weise auf Basis von Sensordaten des Inertialsensors zu ermitteln.The vehicle can include at least one inertial sensor (in particular an inertial measurement unit, IMU). The device can be set up to determine the pitch rate information, in particular the actual value of the pitch rate, in a precise manner on the basis of sensor data from the inertial sensor.
Die Vorrichtung ist ferner eingerichtet, Winkelinformation in Bezug auf den Istwert des Nickwinkels des Fahrzeugs zu ermitteln. Es kann somit der aktuelle Wert des Nickwinkels ermittelt, insbesondere gemessen, werden. Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung eingerichtet sein, den Istwert des Nickwinkels an einem bestimmten Zeitpunkt durch zeitliche Integration der Nickrate (ggf. unter Verwendung eines Kalman-Filters) zu ermitteln.The device is also set up to determine angle information in relation to the actual value of the pitch angle of the vehicle. The current value of the pitch angle can thus be determined, in particular measured. Alternatively or in addition, the device can be set up to determine the actual value of the pitch angle at a specific point in time by integrating the pitch rate over time (possibly using a Kalman filter).
Des Weiteren ist die Vorrichtung eingerichtet, ein Antriebs-, Verzögerungs- und/oder Bremsmoment des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Nickrateninformation und in Abhängigkeit von der Winkelinformation zu bewirken, um den Nickwinkel des Fahrzeugs (auf einen Sollwert) einzustellen, insbesondere auf den Sollwert zu regeln. Dabei kann die Nickrateninformation, insbesondere der jeweils aktuell ermittelte Istwert der Nickrate, direkt bei der Einstellung, insbesondere der Regelung, des Nickwinkels berücksichtigt werden.Furthermore, the device is set up to bring about a drive, deceleration and / or braking torque of the vehicle as a function of the pitch rate information and as a function of the angle information in order to set the pitch angle of the vehicle (to a target value), in particular to the target value rules. The pitch rate information, in particular the currently determined actual value of the pitch rate, can be taken into account directly when setting, in particular regulating, the pitch angle.
Durch die Berücksichtigung der Nickrateninformation in Bezug auf die aktuelle Nickrate (direkt bei der Einstellung des Nickwinkels) können die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der Einstellung des Nickwinkels erhöht werden. So kann (auch bei einer Wheelie-Situation) ein stabiles Fahrverhalten eines Fahrzeugs bewirkt werden.By taking into account the pitch rate information in relation to the current pitch rate (directly when setting the pitch angle), the accuracy and reliability of the setting of the pitch angle can be increased. In this way, stable driving behavior of a vehicle can be achieved (even in a wheelie situation).
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, die Nickrateninformation und die Winkelinformation, wiederholt, an einer Sequenz von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten zu ermitteln, um den Istwert des Nickwinkels auf den Sollwert einzustellen, insbesondere zu regeln. So kann dauerhaft ein stabiles Fahrverhalten des Fahrzeugs bewirkt werden.The device can be set up to repeatedly determine the pitch rate information and the angle information at a sequence of successive points in time in order to set the actual value of the pitch angle to the setpoint value, in particular to regulate it. In this way, stable driving behavior of the vehicle can be achieved over the long term.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, in Abhängigkeit von der Nickrateninformation und der Winkelinformation, automatisch einen Antriebsmotor des Fahrzeugs zu veranlassen, das Antriebsmoment und/oder das Verzögerungsmoment zu bewirken oder zu verändern. Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung eingerichtet sein, in Abhängigkeit von der Nickrateninformation und der Winkelinformation, automatisch eine Radbremse zumindest eines Rades, insbesondere eines Hinterrades, des Fahrzeugs zu veranlassen, das Bremsmoment zu bewirken oder zu verändern. Durch die Verwendung eines Antriebsmotors und/oder von ein oder mehreren Reibbremsen kann der Nickwinkel des Fahrzeugs in präziser und zuverlässiger Weise eingestellt werden.The device can be set up, depending on the pitch rate information and the angle information, to automatically cause a drive motor of the vehicle to effect or change the drive torque and / or the deceleration torque. Alternatively or in addition, the device can be set up to automatically cause a wheel brake of at least one wheel, in particular a rear wheel, of the vehicle to effect or change the braking torque as a function of the pitch rate information and the angle information. By using a drive motor and / or one or more friction brakes, the pitch angle of the vehicle can be set in a precise and reliable manner.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, zu detektieren, dass das Vorderrad des Fahrzeugs den Kontakt zu der Fahrbahn verliert, auf der das Fahrzeug fährt. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung eingerichtet sein, Sensordaten in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs entlang der Fahrbahn und in Bezug auf die Drehzahl des Vorderrads des Fahrzeugs zu ermitteln. Es kann dann in zuverlässiger Weise auf Basis der ermittelten Sensordaten detektiert werden, dass das Vorderrad des Fahrzeugs den Kontakt zu der Fahrbahn verliert. Es kann somit in zuverlässiger Weise eine Wheelie-Situation des Fahrzeugs erkannt werden.The device can be configured to detect that the front wheel of the vehicle loses contact with the roadway on which the vehicle is traveling. For this purpose, the device can be set up to determine sensor data in relation to the vehicle speed of the vehicle along the roadway and in relation to the rotational speed of the front wheel of the vehicle. It can then be reliably detected on the basis of the determined sensor data that the front wheel of the vehicle loses contact with the roadway. A wheelie situation of the vehicle can thus be recognized in a reliable manner.
Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, in Reaktion auf die erkannte Wheelie-Situation, automatisch das Antriebs-, Verzögerungs- und/oder Bremsmoment des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Nickrateninformation und der Winkelinformation zu bewirken, um den Nickwinkel des Fahrzeugs auf einen (positiven) Sollwert einzustellen. So kann auch bei einer Wheelie-Situation ein stabiles Fahrverhalten des Fahrzeugs bewirkt werden.The device can furthermore be set up, in response to the recognized wheelie situation, to automatically effect the drive, deceleration and / or braking torque of the vehicle as a function of the pitch rate information and the angle information, in order to set the pitch angle of the vehicle to a (positive) Setpoint. In this way, stable driving behavior of the vehicle can be achieved even in a wheelie situation.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis der Winkelinformation eine Winkel-Abweichung des Istwertes von dem Sollwert des Nickwinkels zu ermitteln. Das Antriebs-, Verzögerungs- und/oder Bremsmoment des Fahrzeugs können dann in Abhängigkeit von der Winkel-Abweichung (und der Nickrateninformation) bewirkt werden (z.B. unter Verwendung eines Winkel-Reglers), um den Nickwinkel des Fahrzeugs einzustellen. So kann der Istwert des Nickwinkels in robuster Weise auf den Sollwert eingestellt werden.The device can be set up to determine an angle deviation of the actual value from the nominal value of the pitch angle on the basis of the angle information. The drive, deceleration and / or braking torque of the vehicle can then be effected as a function of the angle deviation (and the pitch rate information) (e.g. using an angle controller) in order to adjust the pitch angle of the vehicle. In this way, the actual value of the pitch angle can be set to the setpoint in a robust manner.
Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung eingerichtet sein, auf Basis der Nickrateninformation eine Nickraten-Abweichung des Istwertes von einem Sollwert der Nickrate zu ermitteln. Das Antriebs-, Verzögerungs- und/oder Bremsmoment des Fahrzeugs können dann in Abhängigkeit von der Nickraten-Abweichung bewirkt werden, um den Nickwinkel des Fahrzeugs einzustellen. Durch die zusätzliche Berücksichtigung eines Sollwertes für die Nickrate kann der Nickwinkel in besonders robuster und zuverlässiger Weise eingestellt werden, um ein besonders stabiles Fahrverhalten des Fahrzeugs zu ermöglichen.As an alternative or in addition, the device can be set up to determine, on the basis of the pitching rate information, a pitching rate deviation of the actual value from a nominal value of the pitching rate. The drive, deceleration and / or braking torque of the vehicle can then be brought about as a function of the pitch rate deviation in order to adjust the pitch angle of the vehicle. By additionally taking into account a setpoint value for the pitch rate, the pitch angle can be set in a particularly robust and reliable manner in order to enable particularly stable driving behavior of the vehicle.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis der Winkel-Abweichung und auf Basis der Nickrateninformation, insbesondere auf Basis der Nickraten-Abweichung, einen Regelfehler zu ermitteln. Das Antriebs-, Verzögerungs- und/oder Bremsmoment des Fahrzeugs können dann in besonders präziser und robuster Weise in Abhängigkeit von dem Regelfehler bewirkt werden (unter Verwendung eines Reglers), um den Nickwinkel des Fahrzeugs einzustellen. Durch die Berücksichtigung der Nickrateninformation innerhalb des Regelfehlers des Reglers kann eine besonders zuverlässige und stabile Einstellung des Nickwinkels bewirkt werden.The device can be set up to determine a control error on the basis of the angle deviation and on the basis of the pitch rate information, in particular on the basis of the pitch rate deviation. The drive, deceleration and / or braking torque of the vehicle can then be brought about in a particularly precise and robust manner as a function of the control error (using a controller) in order to set the pitch angle of the vehicle. By taking into account the pitch rate information within the control error of the controller, a particularly reliable and stable setting of the pitch angle can be achieved.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis der Winkel-Abweichung mittels eines Winkel-Reglers (z.B. mittels eines PID-Reglers) Zwischen-Stellwerte für ein oder mehrere Stellgrößen zu ermitteln. Die Zwischen-Stellwerte für die ein oder mehreren Stellgrößen können z.B. anzeigen, wie der Antriebsmotor und/oder die Radbremse anzusteuern sind, um den Nickwinkel (ohne Berücksichtigung der Nickrate) auf den Sollwert für den Nickwinkel einzustellen. Insbesondere können die Zwischen-Stellwerte eine Vorgabe für das zu stellende Antriebs-, Verzögerungs- und/oder Bremsmoment sein (ohne Berücksichtigung der Nickrate).The device can be set up to determine intermediate control values for one or more control variables on the basis of the angle deviation by means of an angle controller (e.g. by means of a PID controller). The intermediate control values for the one or more control variables can, for example, indicate how the drive motor and / or the wheel brake are to be controlled in order to set the pitch angle (without taking into account the pitch rate) to the nominal value for the pitch angle. In particular, the intermediate control values can be a specification for the drive, deceleration and / or braking torque to be set (without taking the pitch rate into account).
Die Vorrichtung kann ferner eingerichtet sein, auf Basis der Zwischen-Stellwerte für die ein oder mehreren Stellgrößen, insbesondere mittels eines Modells des Fahrzeugs, einen Sollwert für die Nickrate zu ermitteln. Das (fahrdynamische) Modell des Fahrzeugs kann z.B. ausgebildet sein, zu beschreiben und/oder zu berechnen, wie sich die Zwischen-Stellwerte für ein oder mehrere Stellgrößen auf die Nickrate des Fahrzeugs auswirken. Die sich aus den Zwischen-Stellwerten für die ein oder mehreren Stellgrößen ergebende Nickrate kann dann als Basis zur Festlegung des Sollwertes für die Nickrate verwendet werden.The device can also be set up to determine a setpoint value for the pitch rate on the basis of the intermediate control values for the one or more control variables, in particular by means of a model of the vehicle. The (driving dynamics) model of the vehicle can, for example, be designed to describe and / or calculate how the intermediate control values for one or more control variables affect the pitch rate of the vehicle. The pitch rate resulting from the intermediate manipulated values for the one or more manipulated variables can then be used as the basis for establishing the nominal value for the pitch rate.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, den Sollwert für die Nickrate auf Basis der Zwischen-Stellwerte für die ein oder mehreren Stellgrößen unter Berücksichtigung eines zulässigen Maximalwertes für die Nickrate zu ermitteln. Insbesondere kann die Vorrichtung eingerichtet sein, den Sollwert für die Nickrate derart auf Basis der Zwischen-Stellwerte für die ein oder mehreren Stellgrößen zu ermitteln, dass der Sollwert für die Nickrate einen zulässigen Maximalwert für die Nickrate nicht überschreitet.The device can be set up to determine the setpoint value for the pitching rate on the basis of the intermediate control values for the one or more manipulated variables, taking into account a permissible maximum value for the pitching rate. In particular, the device can be set up to determine the nominal value for the pitching rate on the basis of the intermediate control values for the one or more manipulated variables in such a way that the nominal value for the pitching rate does not exceed a permissible maximum value for the pitching rate.
Beispielsweise kann die sich aus den Zwischen-Stellwerten für die ein oder mehreren Stellgrößen (aus dem Modell des Fahrzeugs) ergebende Nickrate direkt als Sollwert für die Nickrate verwendet werden, solange dieser Wert kleiner als der zulässige und/oder vordefinierte Maximalwert ist. Ansonsten kann der Maximalwert als Sollwert für die Nickrate verwendet werden.For example, the pitch rate resulting from the intermediate manipulated values for the one or more manipulated variables (from the model of the vehicle) can be used directly as the nominal value for the pitch rate as long as this value is smaller than the permissible and / or predefined maximum value. Otherwise, the maximum value can be used as the nominal value for the pitch rate.
Das Antriebs-, Verzögerungs- und/oder Bremsmoment des Fahrzeugs kann dann in Abhängigkeit von dem Sollwert für die Nickrate bewirkt werden, um den Nickwinkel des Fahrzeugs in zuverlässiger und präziser Weise einzustellen.The drive, deceleration and / or braking torque of the vehicle can then be brought about as a function of the setpoint value for the pitch rate in order to set the pitch angle of the vehicle in a reliable and precise manner.
Insbesondere kann die Vorrichtung eingerichtet sein, auf Basis der Nickrateninformation als Regelfehler eine Nickraten-Abweichung des Istwertes von dem Sollwert der Nickrate zu ermitteln. Das Antriebs-, Verzögerungs- und/oder Bremsmoment des Fahrzeugs kann dann in Abhängigkeit von dem Regelfehler bewirkt werden, um den Nickwinkel des Fahrzeugs in besonders zuverlässiger Weise einzustellen.In particular, the device can be set up to determine a pitch rate deviation of the actual value from the nominal value of the pitch rate as a control error on the basis of the pitch rate information. The drive, deceleration and / or braking torque of the vehicle can then be brought about as a function of the control error in order to set the pitch angle of the vehicle in a particularly reliable manner.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, auf Basis des Regelfehlers mittels eines Geschwindigkeits-Reglers (z.B. eines PID-Reglers) (tatsächlich zu verwendende) Stellwerte für die ein oder mehreren Stellgrößen zu ermitteln. Die Stellwerte können dabei das Antriebs-, Verzögerungs- und/oder Bremsmoment anzeigen, das durch den Antriebsmotor und/oder die Radbremse zu erbringen ist, um den Nickwinkel einzustellen. Mit anderen Worten, das Antriebs-, Verzögerungs- und/oder Bremsmoment des Fahrzeugs können in Abhängigkeit von den Stellwerten für die ein oder mehreren Stellgrößen bewirkt werden, um den Nickwinkel des Fahrzeugs in besonders zuverlässiger und präziser Weise einzustellen.The device can be set up to determine manipulated values (actually to be used) for the one or more manipulated variables on the basis of the control error by means of a speed controller (e.g. a PID controller). The control values can indicate the drive, deceleration and / or braking torque that is to be provided by the drive motor and / or the wheel brake in order to set the pitch angle. In other words, the drive, deceleration and / or braking torque of the vehicle can be brought about as a function of the control values for the one or more control variables in order to set the pitch angle of the vehicle in a particularly reliable and precise manner.
Der Sollwert des Nickwinkels kann einer Ausrichtung des Fahrzeugs entsprechen, bei der das Vorderrad des Fahrzeugs weiterhin die Fahrbahn berührt, auf der das Fahrzeug fährt. Insbesondere kann der Sollwert negativ sein (z.B. bei -1° oder weniger). Durch die Vorgabe eines derartigen Sollwertes kann ein besonders stabiles Fahrverhalten des Fahrzeugs bewirkt werden.The nominal value of the pitch angle can correspond to an orientation of the vehicle in which the front wheel of the vehicle continues to touch the roadway on which the vehicle is traveling. In particular, the setpoint can be negative (e.g. at -1 ° or less). By specifying such a setpoint value, particularly stable driving behavior of the vehicle can be achieved.
Die Vorrichtung kann eingerichtet sein, das Antriebs-, Verzögerungs- und/oder Bremsmoment des Fahrzeugs derart in Abhängigkeit von der Nickrateninformation und in Abhängigkeit von der Winkelinformation zu bewirken, dass der Betrag des Istwerts der Nickrate während der Einstellung, insbesondere während der Regelung bzw. während des gesamten Regelungsprozesses, des Nickwinkels (z.B. während der Sequenz von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten) gleich wie oder kleiner als der vordefinierte Maximalwert für die Nickrate bleibt. Die Begrenzung der Nickrate kann ggf. bereits erfolgen, bevor das Vorderrad des Fahrzeugs von der Fahrbahn abhebt. So kann ein besonders stabiler Fahrbetrieb des Fahrzeugs ermöglicht werden.The device can be set up to effect the drive, deceleration and / or braking torque of the vehicle as a function of the pitch rate information and as a function of the angle information in such a way that the amount of the actual value of the pitch rate during the setting, in particular during the control or During the entire control process, the pitch angle (eg during the sequence of successive points in time) remains the same as or less than the predefined maximum value for the pitch rate. The pitch rate can, if necessary, be limited before the front wheel of the vehicle lifts off the road. A particularly stable driving operation of the vehicle can thus be made possible.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein, ggf. einspuriges, (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung umfasst.According to a further aspect, a (possibly single-track) (road) motor vehicle (in particular a motorcycle) is described which comprises the device described in this document.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Einstellung des Nickwinkels eines Fahrzeugs, insbesondere eines einspurigen Fahrzeugs, etwa eines Motorrads, eines Pedelecs, eines E-Bikes, etc., beschrieben. Das Verfahren kann darauf ausgerichtet sein, den Nickwinkel auf einen bestimmten Sollwert einzustellen.According to a further aspect, a method for setting the pitch angle of a vehicle, in particular a single-track vehicle, for example a motorcycle, a pedelec, an e-bike, etc., is described. The method can be aimed at setting the pitch angle to a specific setpoint value.
Das Verfahren umfasst das Ermitteln von Nickrateninformation in Bezug auf den (aktuellen) Istwert der Nickrate des Fahrzeugs (an einem bestimmten Zeitpunkt). Die Nickrateninformation kann auf Basis der Sensordaten einer Inertial Measurement Unit (IMU) des Fahrzeugs ermittelt werden.The method comprises determining pitch rate information in relation to the (current) actual value of the pitch rate of the vehicle (at a specific point in time). The pitch rate information can be determined on the basis of the sensor data of an inertial measurement unit (IMU) of the vehicle.
Das Verfahren umfasst ferner das Ermitteln von Winkelinformation in Bezug auf einen (aktuellen) Istwert des Nickwinkels des Fahrzeugs (an dem bestimmten Zeitpunkt). Die Winkelinformation kann auf Basis der Sensordaten eines (inertialen) Beschleunigungssensors und/oder der IMU des Fahrzeugs ermittelt werden.The method further comprises determining angle information in relation to a (current) actual value of the pitch angle of the vehicle (at the specific point in time). The angle information can be determined on the basis of the sensor data of an (inertial) acceleration sensor and / or the IMU of the vehicle.
Des Weiteren umfasst das Verfahren das Bewirken (an dem bestimmten Zeitpunkt) eines Antriebs-, Verzögerungs- und/oder Bremsmoments des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der Nickrateninformation und in Abhängigkeit von der Winkelinformation, um den Nickwinkel des Fahrzeugs (auf einen bestimmten Sollwert) einzustellen. Dabei können die Winkelinformation und die Nickrateninformation direkt in einem Regelkreis zur Regelung des Nickwinkels verwendet werden, um den Nickwinkel in präziser und robuster Weise auf den bestimmten Sollwert einzustellen.Furthermore, the method includes effecting (at the specific point in time) a drive, deceleration and / or braking torque of the vehicle as a function of the pitch rate information and as a function of the angle information in order to set the pitch angle of the vehicle (to a specific setpoint value). The angle information and the pitch rate information can be used directly in a control loop for regulating the pitch angle in order to set the pitch angle in a precise and robust manner to the specific setpoint value.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a software (SW) program is described. The software program can be set up to be executed on a processor (e.g. on a control unit of a vehicle) and thereby to execute the method described in this document.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.According to a further aspect, a storage medium is described. The storage medium can comprise a software program which is set up to be executed on a processor and thereby to execute the method described in this document.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be noted that the methods, devices and systems described in this document can be used both alone and in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices and systems described in this document can be combined with one another in diverse ways. In particular, the features of the claims can be combined with one another in diverse ways.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
-
1a ein beispielhaftes einspuriges Fahrzeug in einer Frontansicht; -
1b ein beispielhaftes einspuriges Fahrzeug in einer Seitenansicht; -
2 eine beispielhafte Methode zur Ermittlung eines Messwertes bzw. des Istwertes des Nickwinkels; -
3 einen beispielhaften Regelkreis zur Einstellung des Nickwinkels; und -
4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Einstellung des Nickwinkels eines Fahrzeugs.
-
1a an exemplary single-track vehicle in a front view; -
1b an exemplary single-track vehicle in a side view; -
2 an exemplary method for determining a measured value or the actual value of the pitch angle; -
3 an exemplary control loop for setting the pitch angle; and -
4th a flowchart of an exemplary method for adjusting the pitch angle of a vehicle.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der präzisen, robusten und effizienten Einstellung, insbesondere Regelung, des Nickwinkels eines Fahrzeugs. In diesem Zusammenhang zeigt
Das Fahrzeug
Des Weiteren kann das Fahrzeug
Auf Basis der Sensordaten der ein oder mehreren Raddrehzahlsensoren
Alternativ oder ergänzend kann auf Basis der Sensordaten eines inertialen Beschleunigungssensors
Der Istwert des Nickwinkels ϑ kann somit in präziser Weise auf Basis der Sensordaten eines inertialen Beschleunigungssensors
Der aktuelle Messwert yk des Nickwinkels ϑ kann somit auf unterschiedliche Weise ermittelt werden. Dabei hängt die Güte, mit der ein aktueller Messwert (d.h. der Istwert) yk des Nickwinkels ϑ auf Basis der gemessenen Beschleunigungswerte
Zur Einstellung des Nickwinkels auf einen bestimmten Soll-Nickwinkel, insbesondere zur Regelung des Istwerts des Nickwinkels auf einen bestimmten Sollwert für den Nickwinkel, kann ein Regelkreis verwendet werden, der auf Basis der ein oder mehreren Messwerte des Nickwinkels eine Abweichung des Istwertes von dem Sollwert des Nickwinkels als Regelfehler berechnet. Auf Basis des Regelfehlers kann dann der Wert einer Stellgröße zur Anpassung des Nickwinkels ermittelt werden. Beispielhafte Stellgrößen sind dabei das von einem Antriebsmotor
Für die Regelung kann somit ein Soll-Pitchwinkel vorgegeben werden und es kann durch eine Regelvorrichtung ein Ist-Pitchwinkel eingeregelt werden. Dabei können (ggf. selektiv) stabilisierende Eingriffe erfolgen, wenn der Soll-Pitchwinkel überschritten wird. Die Regelung (allein) auf Basis von Messwerten in Bezug auf den Ist-Pitchwinkel kann dazu führen, dass relativ hohe Pitchwinkelgeschwindigkeiten auftreten bis der Soll-Pitchwinkel erreicht wird. Je nach Wahl des Soll-Pitchwinkels kann dies ggf. zu einem instabilen Fahrverhalten des Fahrzeugs
Die (Regel-) Vorrichtung
Ohne weitere Berücksichtigung der Nickrate könnten die ein oder mehreren Aktoren
Der in
Basierend auf der geschätzten Nickrate kann dann der Sollwert
Ferner zeigt
Der Stellwert
Der beschriebene Prozess kann an aufeinanderfolgenden Zeitpunkten wiederholt werden, um den Istwert
Der durch den Regelkreis
Es wird somit eine Regelung beschrieben, die nicht nur auf einem Abgleich von Sollwert
Wie weiter oben dargelegt, kann ein Motorrad
Basierend auf den erfassten Sensordaten können mit einem geeigneten Algorithmus der Istwert
Abhängig von dem gemessenen Istwert
Wie bereits oben dargelegt, kann alternativ oder ergänzend zu einer Reduktion des Antriebsmomentes ein Bremsmoment durch zumindest eine Radbremse
Die Regelstrategie zur Berücksichtigung der Pitchrate kann derart erweitert werden, dass die Pitchrate durch die Reglereinheit
In einem weiteren Beispiel kann ein Sollwert
Das Verfahren
Des Weiteren umfasst das Verfahren
Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann ein besonders stabiles Fahrverhalten eines Fahrzeugs
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not restricted to the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed methods, devices and systems.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020110752.8A DE102020110752A1 (en) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | Method and device for adjusting the pitch angle of a vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102020110752.8A DE102020110752A1 (en) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | Method and device for adjusting the pitch angle of a vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020110752A1 true DE102020110752A1 (en) | 2021-10-21 |
Family
ID=77919355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020110752.8A Pending DE102020110752A1 (en) | 2020-04-21 | 2020-04-21 | Method and device for adjusting the pitch angle of a vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102020110752A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012009203A1 (en) | 2012-05-10 | 2013-11-14 | Audi Ag | Vehicle e.g. electric bicycle, has control unit that provides control signals to drive device so as to adjust inclination angle to predetermined setpoint based on current actual value of inclination angle detected by detection unit |
EP2974900A1 (en) | 2014-07-08 | 2016-01-20 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Straddle-type vehicle |
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2020
- 2020-04-21 DE DE102020110752.8A patent/DE102020110752A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012009203A1 (en) | 2012-05-10 | 2013-11-14 | Audi Ag | Vehicle e.g. electric bicycle, has control unit that provides control signals to drive device so as to adjust inclination angle to predetermined setpoint based on current actual value of inclination angle detected by detection unit |
EP2974900A1 (en) | 2014-07-08 | 2016-01-20 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Straddle-type vehicle |
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